关于LNG低温阀门技术发展趋势的详细说明

      目前，LNG关键设备用的阀门按功能主要分为调节阀、关断阀等阀门类型，其中调节阀包括单座直通阀、多级降压调节阀、蝶阀三类；关断阀包括闸阀、截止阀、蝶阀和球阀五类；其他阀门类型还包括安全阀、真空阀和热释放阀等。LNG阀门在装置中起重要的切断、止回、调节等作用，并且其正常工作温度约-163℃，因此在阀门设计时，除了要遵循一般阀门的设计原则，还需要满足在深冷工况及易燃易爆介质下安全、密封可靠、开关灵活等要求。阀门主体材料不应产生低温脆性破坏，同时还应耐介质的腐蚀性，并且材料的组织结构应稳定，以防止材料相变而引起体积变化。采用焊接结构时，应选择焊接性能及低温下焊缝的可靠性好的材料。阀杆与阀体间的密封一般采用填料函密封结构或波纹管密封结构。阀门的中法兰密封和法兰连接式阀门的外部连接，采用的垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性。                                        
    LNG的主要成分为甲烷、少量乙烷、丙烷以及其他成分，其沸点为-162℃，熔点为-182℃，燃点为650℃。LNG的分子量小，黏度低，渗透性强，易于泄漏和扩散，在其生产、接收、运输和气化等装置中，超低温阀门对其系统的安全可靠运行具有极为重要的作用。
    LNG阀门的阀体、阀盖、阀瓣、阀座、阀杆等零件在精加工前宜进行深冷处理，消除由于这些部件材料因发生组织转变导致的体积变化。阀门外泄漏主要集中在阀体/压盖法兰处和上阀杆填料处，在阀体/压盖处及阀杆处引入唇式密封的密封方式，可以很好控制阀门的外泄漏。阀门的测试和检验，除包含阀门在常温下的测试和检验外，还有阀门在低温状态下的试验，主要包括低温试验、外泄漏试验和中腔泄压实验。
   LNG低温阀门领域的专利申请在2006年以前呈现出稳定增长趋势（如图1申请年曲线所示），而从2006年开始呈现出快速增长的趋势。从主要IPC小类来看，这种快速增长主要是因为F17C与F16K专利数量的增加引起的（如图2所示），其中F17C为压缩、液化或固化气体容器技术，F16K为转轴（阀门）技术。从IPC大组分类号来看，F17C小类下的技术主要集中于容器的填装与排放部件（F17C-13/00），排放液化或固化气体的方法或装置（F17C-009/00、F17C-007/00）、制冷技术（F25B-009/00）、液化与固化技术（F25J-001/00），具体包括：阀的配置与安装（F17C-13/04）、指示计量与监控装置（F17C-13/02））、汽化装置（F17C-009/02）、液化气填装技术（F17C-005/02）、循环制冷技术（F25B-009/14）、医学冷冻技术（A61B-018/02）等。